新疆不同产区恰玛古（芜菁）营养成分差异及其品质特性分析

恰玛古学名芜菁（Brassica rapa L.）[1]，十字花科芸薹属植物，起源于地中海沿岸及阿富汗、巴基斯坦、外高加索等地，主要分布在我国的西北地区，如青海、西藏、新疆、四川等地[2]，在新疆产区分布中，以阿克苏、喀什、和田为主要产区。恰玛古含有多种维生素、蛋白质、粗纤维、氨基酸以及钙、铁、锌、钾、钠等大量矿物质元素[3-4]，营养成分复杂多样，富含硫代葡萄糖苷、有机酸、类黄酮、异硫氰酸酯、皂苷和多糖等多种生物活性成分[5-6]，具有止咳、降血脂、降血糖、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、抗疲劳、保护肝脏、预防肺水肿和骨质疏松等多种功效[7-13]。然而，不同产区和不同品种恰玛古的品质存在显著差异。恰玛古品质评价主要基于其营养成分和功能性成分，营养成分的评价指标主要包括水分、蛋白质、粗纤维、维生素C、矿物质元素、氨基酸、可溶性固形物、可滴定酸、总糖、还原糖、蔗糖等的含量；功能性成分的评价指标则主要包括多糖、黄酮、皂苷等的含量。恰玛古品质是评价其价值的基础性指标，对于其优势产区和优良品种的确定具有关键作用。因此，明确新疆不同产区恰玛古的营养品质差异及品质特性，对于优质恰玛古的开发与利用具有重要意义。

近年来，针对恰玛古营养成分的研究已有诸多报道。于翠翠等[14]对西藏恰玛古灰分、蛋白质、粗纤维、总酸、还原糖、粗多糖、总多酚、抗坏血酸含量进行测定，比较了西藏不同产区恰玛古的品质。马一栋等[15]采用微量法、可见分光光度法及酸碱消煮法对50 份恰玛古种质资源的叶片、叶柄、根皮、根肉组织进行营养指标检测，相较于其他十字花科蔬菜（大白菜、青萝卜等），恰玛古含有更高的抗坏血酸含量与可溶性蛋白含量。此外，王娜等[16]以19 份国内外不同来源的恰玛古为研究对象，对其可溶性糖、可溶性淀粉、可溶性蛋白质、抗坏血酸及游离氨基酸5 个营养品质指标进行测定和比较，结果表明，综合营养品质最好的两个品种均为新疆本地品种。然而，就恰玛古营养成分方面研究而言，缺少针对新疆各产区各品种恰玛古营养成分的检测和品质特性分析。

恰玛古的功能性评价也是目前品质研究的热点。由于恰玛古具有药食同源特性，功能性成分必然也是评价其品质的关键因素，多糖[17]、黄酮[18]、硫代葡萄糖苷[19]等物质是恰玛古具备药用价值的关键成分。目前，马彦玲[20]鉴定了恰玛古8 个化合物的结构，分别为齐墩果酸、β-谷甾醇、软脂酸单甘油酯、邻苯二甲酸二丁酯、熊果酸、槲皮素、山萘酚-3-O-芸香糖苷和5-羟基-3′，4′，6，7-四甲氧基黄酮。赵滢等[21]研究发现，恰玛古多糖具有抗氧化活性，能够清除羟基自由基和1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基。蔡啸镝等[22]研究发现，恰玛古多糖对运动小鼠具有较好的抗疲劳活性，且浓度越大，抗疲劳活性越强。这些研究表明，恰玛古作为药食同源食品具有潜在的功能特性，有益于人体健康，这为其研究与开发提供了应用价值。

本研究通过测定恰玛古基础营养成分和功能性成分，系统分析新疆不同产区恰玛古的营养品质差异，并选取具有代表性的差异指标（矿物质元素和氨基酸）进行判别分析，进而明确不同产区恰玛古的营养品质差异及其品质特征，旨在为新疆优质恰玛古的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

恰玛古采集于成熟期，结合新疆恰玛古种植分布概况，在喀什地区（疏附县、疏勒县、伽师县、莎车县、巴楚县）、和田地区（策勒县、和田市、洛浦县、于田县、民丰县、墨玉县、皮山县、和田县）、巴州地区（若羌县、博湖县、哈拉玉宫镇、和静县、焉耆回族自治县、和硕县）、阿克苏地区（柯坪县）每个产区中随机选取生长良好、长势一致、无病害的白色恰玛古，采样依据为对角线法则。将各地区采集试样分别经清洗、擦干、匀浆后贮存于（-20.0±0.5） ℃的冷库。样品采集信息见表1。

硫酸、硝酸、盐酸、高氯酸（均为分析纯）：成都市科隆化学品有限公司；乙酸锌（分析纯）：江阴市贝壳化学有限公司；亚铁氰化钾（分析纯）：天津远洋印刷材料有限公司；氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸铜、酒石酸钾钠、硫酸钾、无水乙醇、乙醚、石油醚（沸程30～60 ℃）、冰乙酸、硼酸、偏磷酸、草酸、碳酸氢钠（均为分析纯）：天津市鑫铂特化工有限公司；苯酚（分析纯）：广东光华化学厂有限公司；混合氨基酸标准溶液（浓度2.5 µmol/mL）、17 种单个氨基酸标准品（丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、缬氨酸、胱氨酸）：德国赛卡姆公司。

1.1.3 仪器与设备

KQ-100DB型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；XSE204型分析天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；Eppendorf 5427R高速离心机：力新仪器上海有限公司；e 2695高效液相色谱仪：美国Waters公司；CEM Mars6微波消解仪：美国CEM公司；Cascada Ⅲ超纯水制备仪：美国PALL公司；iCAP Q电感耦合等离子体原子发射光谱仪：美国Thermo公司；UV-2700紫外分光光度计：日本岛津公司；L-8900全自动氨基酸分析仪：日本日立公司；8400全自动凯氏定氮仪：丹麦福斯有限公司；FW-100万能粉碎机：天津泰斯特仪器有限公司；DZF-6021真空干燥箱：上海精宏实验设备有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 水分含量测定

水分含量的测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的第二法。

1.2.2 蛋白质含量测定

蛋白质含量的测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的第一法。

1.2.3 粗纤维含量测定

粗纤维含量的测定参照GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》中的方法。

1.2.4 可溶性固形物含量测定

可溶性固形物含量的测定参照NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》中的方法。1.2.5 还原糖含量测定

还原糖含量的测定参照GB 5009.7—2016《食品安全国家标准食品中还原糖的测定》中的第一法。

1.2.6 蔗糖、总糖含量测定

蔗糖、总糖含量的测定参照GB 5009.8—2023《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》中的第二法。

1.2.7 可滴定酸含量测定

可滴定酸含量的测定参照GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》中的第一法。

1.2.8 维生素C含量测定

维生素C含量的测定参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》中的第三法。

1.2.9 矿物质元素含量测定

矿物质元素含量的测定参照GB 5009.268—2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》中的第二法。

1.2.10 氨基酸含量测定

氨基酸含量的测定参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》中的方法。

1.2.11 粗多糖含量测定

粗多糖含量的测定参照SN/T 4260—2015《出口植物源食品中粗多糖的测定苯酚硫酸法》并稍作修改。称取2.0 g恰玛古鲜样于具塞离心管中，加入10.0 mL 80%乙醇溶液，涡旋30 s，超声30 min，4 000 r/min离心10 min，弃去上清液，加入10.0 mL 80%乙醇溶液，涡旋30 s，超声30 min，再次离心，弃上清液，不溶物加入50.0 mL水，60 ℃超声辅助提取30 min，4 000 r/min离心10 min，过滤留上清液，不溶物再加入50.0 mL水，60 ℃超声辅助提取30 min，冷却至室温，加入乙酸锌溶液2.0 mL、亚铁氰化钾溶液2.0 mL，定容至200 mL容量瓶，过滤得到优化后的样品测定液。吸取1.0 mL样品测定液于具塞试管中，加入1.0 mL 5%苯酚溶液，快速加入5.0 mL硫酸，静置10 min，涡旋30 s，将试管置于30 ℃水浴中反应20 min，测定490 nm处吸光值。

1.2.12 总黄酮、皂苷含量测定

参照张丽静等[23]的方法并进行修改。总黄酮含量测定：称取10.0 g恰玛古鲜样于具塞离心管中，加入25.0 mL 80%乙醇溶液，60 ℃超声辅助提取30 min，4 000 r/min离心10 min，过滤留上清液，不溶物加入20.0 mL 80%乙醇溶液，60 ℃超声辅助提取20 min，冷却至室温，过滤，定容至50.0 mL棕色容量瓶，得到优化后的样品测定液。吸取样品测定液3.0 mL于25.0 mL比色管中，加入2.0 mL 80%乙醇溶液，涡旋30 s，加入0.5 mL 5%亚硝酸钠溶液，涡旋30 s，静置5 min，加入0.5 mL 10%氯化铝溶液，涡旋30 s，避光静置5 min，加入5.0 mL 4%氢氧化钠溶液，涡旋30 s，加入1.5 mL 80%乙醇溶液，静置10 min，测定510 nm处吸光值 [24]。

皂苷含量测定：称取5.0 g恰玛古鲜样于具塞离心管中，加入40.0 mL 70%乙醇溶液，超声辅助提取30 min，过滤，定容至50.0 mL容量瓶，得到优化后的样品测定液。吸取样品测定液1.0 mL于25.0 mL比色管中，加入9.0 mL 100%甲醇，涡旋30 s，吸取1.0 mL，挥干，加入0.2 mL新鲜配制的5%香草醛冰乙酸溶液，涡旋30 s，加入0.8 mL高氯酸，涡旋30 s，65 ℃水浴中反应10 min，冰浴冷却，加入5.0 mL冰乙酸溶液，测定550 nm处吸光值[23]。

1.3 数据统计与分析

试验数据平行测定3 次，每组试验设置3 个重复，结果表示为平均值±标准差，采用Excel 2010和SPSS 26.0对数据进行统计和方差分析。每5 个样品执行双平行分析，结合SIMCA软件进行正交偏最小二乘法判别分析（orthogonal partial least squares discriminant analysis，OPLS-DA），计算预测变量重要性投影（variable importance in projection，VIP），以P＜0.05且VIP值＞1为条件筛选特征矿物质元素和氨基酸，以特征矿物质元素和氨基酸为指标通过TBtools软件进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 新疆不同产区恰玛古中常规营养指标的差异性分析不同产区恰玛古中常规营养指标如图1～图11和表2所示。

如图1～图11所示，不同产区恰玛古品质指标，除水分和还原糖外，阿克苏产区恰玛古中蛋白质、粗纤维、可溶性固形物、蔗糖、总糖、可滴定酸、维生素C、总氨基酸、总矿物质元素含量均显著高于其它产区（P＜0.05）。从图1中可以看出，喀什、和田、巴州产区恰玛古水分含量基本接近，水分含量在84.77%～88.68%之间，阿克苏产区恰玛古水分含量最少，为84.77%（P＜0.05）。从图2中可以看出，阿克苏恰玛古中蛋白质含量最高，为2.12 g/100 g，喀什、和田和巴州恰玛古中蛋白质含量依次降低，巴州产区恰玛古中蛋白质含量最低，为1.26 g/100 g，与阿克苏地区恰玛古之间存在显著性差异（P＜0.05）。如图3所示，喀什、和田、巴州、阿克苏恰玛古中粗纤维含量在0.85%～1.11%之间，喀什与和田恰玛古粗纤维含量基本接近，高于巴州恰玛古，阿克苏产区恰玛古粗纤维含量最高，显著高于其他产区（P＜0.05）。由图4可以看出，阿克苏恰玛古中可溶性固形物含量最高，显著高于其他3 个产区（P＜0.05），而喀什、巴州、和田产区恰玛古中可溶性固形物含量依次降低，彼此之间无显著性差异。由图5可知，巴州产区恰玛古中还原糖含量最高，为4.21 g/100 g，与喀什和阿克苏恰玛古中还原糖含量无显著性差异，且显著高于和田地区恰玛古中还原糖含量（P＜0.05）。和田地区恰玛古中还原糖含量最低，为3.11 g/100 g，但与喀什和阿克苏恰玛古中还原糖含量无显著性差异，说明恰玛古中还原糖含量具有较小的地区异质性。如图6所示，喀什、和田、巴州、阿克苏恰玛古中蔗糖含量在1.02～3.87 g/100 g之间，阿克苏产区恰玛古蔗糖含量显著高于喀什、和田和巴州恰玛古（P＜0.05），而喀什与和田恰玛古中蔗糖含量基本接近，但高于巴州恰玛古，彼此之间无显著性差异。如图7所示，喀什、和田、巴州和阿克苏恰玛古中总糖含量在4.60～7.37 g/100 g之间，喀什、和田、巴州恰玛古总糖含量无显著性差异，巴州恰玛古中总糖含量略高于喀什与和田产区，但是均显著低于阿克苏产区恰玛古总糖含量（P＜0.05）。如图8所示，阿克苏恰玛古中可滴定酸含量最高，为0.19 g/100 g，显著高于其他3 个产区（P＜0.05），喀什与和田产区恰玛古中可滴定酸含量基本一致，且两者之间无显著性差异，而显著高于巴州产区恰玛古中可滴定酸含量（P＜0.05），说明恰玛古可滴定酸含量在不同产区间具有较强的地域差异性。如图9所示，喀什、和田、巴州、阿克苏恰玛古中维生素C含量在38.54～64.80 g/100 g之间，阿克苏产区恰玛古维生素C含量最高，为64.80 g/100 g，显著高于其他3 个产区（P＜0.05）。喀什、巴州、和田恰玛古维生素C含量依次降低，彼此之间无显著性差异。由图10可知，不同产区恰玛古中总矿物质元素含量在4 205.91～7 729.10 mg/kg之间，阿克苏产区恰玛古总矿物质元素含量最高，和田和喀什产区总矿物质元素含量相近，巴州产区恰玛古总矿物质元素含量最低。由图11可以看出，阿克苏和喀什产区恰玛古总氨基酸含量与和田、巴州产区存在显著性差异，阿克苏恰玛古中总氨基酸含量为1 509.50 mg/100 g，显著高于喀什、和田、巴州恰玛古，和田和巴州恰玛古中总氨基酸含量相接近，均显著低于阿克苏和喀什产区恰玛古总氨基酸含量。必需氨基酸包括苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸；非必需氨基酸包括组氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、脯氨酸。由表2可知，不同产区恰玛古中必需氨基酸含量在186～428 mg/100 g之间，非必需氨基酸含量在365～1 528 mg/100 g之间，必需氨基酸和非必需氨基酸含量最高产区均为阿克苏产区。

2.2 新疆不同产区恰玛古中功能性成分的差异性分析

不同产区恰玛古中粗多糖、总黄酮、皂苷含量差异性分析结果如图12～图14所示。

由图12可知，4 个产区恰玛古粗多糖含量在0.13～0.21 g/100 g之间，且彼此之间无显著性差异，其中巴州恰玛古中粗多糖含量最高。由图13可知，不同产区恰玛古总黄酮含量在0.08～0.14 mg/g之间，其中阿克苏恰玛古中总黄酮含量显著高于其他3 个产区（P＜0.05），而和田、喀什、巴州恰玛古总黄酮含量依次降低。由图14可知，4 个产区恰玛古皂苷含量在0.51～0.78 g/100 g之间，阿克苏产区恰玛古皂苷含量最高，为0.78 g/100 g，显著高于喀什、和田、巴州恰玛古，而其他3 个产区恰玛古皂苷含量无显著差异。

2.3 新疆不同产区恰玛古中矿物质元素组成分析

不同产区恰玛古中矿物质元素组成如表3所示。

由表3可知，通过对42 份恰玛古中的钙、铜、铁、钾、镁、锰、钠、磷8 种矿物质元素进行检测发现，不同产区恰玛古富含钾、钠、钙3 种矿物质元素，其中钾元素在所有产区恰玛古中含量最高，喀什恰玛古钾元素含量在2 987.33～4 769.15 mg/kg，和田恰玛古钾元素含量在2 887.89～4 244.71 mg/kg，巴州恰玛古钾元素含量在1 676.14～3 505.21 mg/kg，阿克苏恰玛古钾元素含量在3 319.13～4 597.30 mg/kg。铜元素在所有产区恰玛古中含量最低，喀什恰玛古铜元素含量在0.16～1.17 mg/kg，和田恰玛古铜元素含量在0.25～0.95 mg/kg，阿克苏恰玛古铜元素含量在0.07～0.56 mg/kg，巴州恰玛古中铜元素未检出。所有产区恰玛古的矿物质元素中，钠元素含量最高的是阿克苏恰玛古（KP-3），为2 363.78 mg/kg；钙元素含量最高的是喀什恰玛古（BC-3），为1 010.07 mg/kg；磷元素含量最高的是阿克苏恰玛古（KP-3），为720.00 mg/kg；镁元素含量最高的是喀什恰玛古（BC-1），为407.61 mg/kg；铁元素含量最高的是喀什恰玛古（BC-2），为88.05 mg/kg；锰元素含量最高的是和田恰玛古（PS-1），为2.98 mg/kg；铜元素含量最高的是喀什恰玛古（SC-2、BC-1），为1.17 mg/kg。8 种矿物质元素含量大小在42 份恰玛古中整体呈现为钾＞钠＞钙＞磷＞镁＞铁＞锰＞铜。

2.4 矿物质元素的正交偏最小二乘判别分析

矿物质元素钙、铜、铁、钾、镁、锰、钠和磷作为自变量，新疆恰玛古不同产区为因变量，其OPLS-DA分析、模型交叉验证结果及VIP值分别如图15～图17所示。

由图15可知，以8 种矿物质元素对恰玛古样本进行区分时，阿克苏产区和喀什、和田、巴州产区差异显著，其余3 个产区矿物质元素差异较小。模型自变量拟合指数（R2x）为0.725，因变量拟合指数（R2y）为0.608，预测指数（Q2）为0.608，R2和Q2均超过0.5，说明模型构建合理，拟合结果可以接受。由图16可知，模型不存在过拟合，说明模型验证有效。VIP值可用于衡量各矿物质元素积累差异对各组样本分类判别的影响强度和解释能力，继续以VIP值＞1为筛选标准选取特征矿物质元素，VIP值＞1可以说明该矿物质元素是主要影响成分，由图17可知，钠、铁、钙和磷为区分新疆4 个产区恰玛古的特征矿物质元素。

2.5 矿物质元素聚类分析

新疆不同产区恰玛古特征矿物质元素聚类热图见图18。

由图18可看出，钠、铁、钙和磷特征矿物质元素能区分新疆不同产区恰玛古。阿克苏产区恰玛古钠和磷元素含量高于和田、巴州和喀什产区；和田和喀什产区铁和钙元素含量丰富；巴州产区相较阿克苏、和田和喀什产区矿物质元素含量较缺乏。钠、铁、钙、磷元素为区分不同恰玛古产区的特征矿物质元素。以纵向不同产区聚类分析，巴州产区聚为一大类，阿克苏、和田、喀什为另一大类，其中和田与喀什接近为一簇，阿克苏产区单独为一簇。

2.6 新疆不同产区恰玛古中氨基酸组成分析

不同产区恰玛古中氨基酸组成如表4所示。

由表4可知，17 种氨基酸中，脯氨酸含量为35～642 mg/100 g，谷氨酸含量为105～428 mg/100 g，天门冬氨酸含量为60～132 mg/100 g。谷氨酸含量在喀什恰玛古中为185～412 mg/100 g，在和田恰玛古中为105～377 mg/100 g，在巴州恰玛古中为114～428 mg/100 g，在阿克苏恰玛古中为315～398 mg/100 g，明显区分于其它氨基酸，脯氨酸含量最高的是阿克苏恰玛古（KP-3），为642 mg/100 g，天门冬氨酸含量最高的是KP-3，为132 mg/100 g。所有产区的恰玛古中苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸和精氨酸含量为8～88 mg/100 g，而胱氨酸含量和蛋氨酸含量小于10 mg/100 g，说明在不同产区种植的恰玛古具有相似的氨基酸组成结构，但其不同功效氨基酸组成和含量存在差异。

2.7 氨基酸的正交偏最小二乘判别分析

以17 种氨基酸作为自变量，新疆恰玛古不同产区为因变量，其OPLS-DA分析、模型交叉验证结果及VIP值分别如图19～图21所示。

由图19可知，以氨基酸对恰玛古样本产区进行区分时，阿克苏产区和喀什、和田、巴州产区差异显著，其余3 个产区氨基酸差异较小。模型自变量拟合指数（R2x）为0.910，因变量拟合指数（R2y）为0.509，预测指数（Q2）为0.504，表示拟合结果可接受。由图20可知，Q2回归线与纵轴的相交点为负值，说明模型不存在过拟合，模型验证有效。由图21可知，以VIP值＞1为筛选标准选取特征氨基酸，VIP值＞1可以说明该氨基酸是主要影响成分，OPLS-DA分析得出胱氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸为区分新疆不同产区恰玛古的特征氨基酸。

2.8 氨基酸聚类分析

新疆不同产区恰玛古特征氨基酸聚类热图如图22所示。

由图22可知，胱氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸能区分新疆不同产区恰玛古。阿克苏产区恰玛古这5 种氨基酸含量远高于和田、巴州和喀什产区，胱氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸可作为区分不同恰玛古产区的特征氨基酸。

3 结论

本研究通过测定恰玛古基础营养成分和功能性成分，并对其代表性的差异指标进行判别分析，明确了新疆不同产区恰玛古的营养品质差异和品质特性。不同产区恰玛古，除水分、还原糖和粗多糖外，阿克苏产区恰玛古中蛋白质、粗纤维、可溶性固形物、蔗糖、总糖、可滴定酸、维生素C、总氨基酸、总矿物质元素含量均显著高于其它产区（P＜0.05）。功能性成分中不同产区恰玛古总黄酮含量在0.08～0.14 mg/g之间，皂苷含量在0.51～0.78 g/100 g之间。阿克苏产区恰玛古中营养成分和功能性成分显著高于其他3 个产区（P＜0.05）。8 种矿物质元素含量大小在42 份恰玛古中整体呈现为钾＞钠＞钙＞磷＞镁＞铁＞锰＞铜，其中钠、铁、钙、磷元素为区分不同恰玛古产区的特征矿物质元素；所有产区的恰玛古中，脯氨酸含量在35～642 mg/100 g，谷氨酸含量在105～428 mg/100 g，天门冬氨酸含量在60～132 mg/100 g，而胱氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸为能区分不同恰玛古产区的特征氨基酸。

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